Efisiensimesin kalor ideal (mesin Carnot) : Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot : W = e Q 1. W = (1/2)(10.000) = 5000 Joule. Jawaban yang benar adalah C. 2. Perhatikan gambar di samping! Besar usaha yang dilakukan mesin dalam satu siklus adalah A. 300 J. B. 400 J. C. 500 J Padagrafik PV mesin Carnot di bawah ini, W = 6.000 joule. Banyak kalor yang dilepas oleh mesin tiap siklus adalah A. 2.250 joule B. 3.000 joule C. 3.750 joule D. 6.000 joule E. 9.600 joule 09. EBTANAS -98 28 Dari grafik hubungan P-V pada mesin Carnot di gambar samping dapat diketahui bahwa kalor yang diserap mesin setiap siklus adalah Besarusaha yang dilakukan mesin dalam satu siklus adalah. A. 300 J B. 400 J C. 500 J D. 600 J E. 700 J. Pembahasan Efisiensi mesin (η), Suhu (T), Kalor masuk (Q1), Usaha (W) Belajar Thermodinamika / Mesin Carnot Soal No. 17 Batang logam yang sama ukurannya, tetapi terbuat dari logam yang berbeda digabung seperti pada gambar di samping ini. Vay Tiền Trả Góp Theo Tháng Chỉ Cần Cmnd. 9 Contoh soal mesin kalor penerapan hukum II termodinamika1. Dalam satu siklus, sebuah mesin menyerap 3000 Joule kalor dari reservoir suhu tinggi dan membuang 1000 Joule kalor pada reservoir suhu rendah. Tentukan efisiensi mesin kalor tersebut!PembahasanMesin kalor yang dimaksudkan pada soal-soal pada halaman ini tidak sama dengan mesin Carnot. Mesin Carnot merupakan mesin kalor ideal dan hanya ada secara teoritis. Sebaliknya mesin kalor yang dimaksudkan pada soal ini adalah mesin kalor nyata, bukan mesin kalor teoritis mesin Carnot.Diketahui Kalor yang diserap QH = 3000 JouleKalor yang dibuang QL = 1000 JouleUsaha yang dihasilkan mesin W = 3000 – 1000 = 2000 JouleDitanya Efisiensi mesin kalor eJawab 2. Suatu mesin kalor menghasilkan usaha 2000 Joule dan membuang kalor sebanyak 500 Joule dalam satu siklus. Efisiensi mesin tersebut adalah…PembahasanDiketahui Usaha yang dihasilkan mesin W = 2000 JouleKalor yang dibuang QL = 5000 JouleKalor yang diserap QH = 2000 + 5000 = 7000 JouleDitanya Efisiensi mesin kalor eJawab 3. Mesin sebuah mobil mempunyai efisiensi 30%. Jika mesin tersebut menghasilkan usaha Joule tiap siklus, berapa kalor yang dibuang oleh mesin setiap siklus ?PembahasanDiketahui Efisiensi e = 30 % = 30/100 = 0,3Usaha yang dihasilkan mesin W = 3000 JouleDitanya Kalor yang dibuang mesin setiap siklus QLJawab Hitung kalor yang diserap QH menggunakan rumus efisiensi e mesin kalor Kalor yang dibuang per siklus QL = kalor yang diserap QH – usaha yang dihasilkan WQL = Joule – 3000 JouleQL = 7000 JouleEfisiensi mesin kalor, mesin Carnot4. Sebuah mesin kalor menyerap panas sebesar Joule dari suatu reservoir suhu tinggi dan membuangnya sebesar Joule pada reservoir suhu rendah. Efisiensi mesin itu adalah ….A. 10 %B. 15 %C. 20 %D. 30 %E. 40 %Pembahasan Diketahui QH = 3000 Joule, QL = 2400 Efisiensi e mesin kalor ?Jawab Jawaban yang benar adalah Sebuah mesin Carnot mempunyai reservoir suhu tinggi 300 oC dan reservoir suhu rendah 80 oC. Efisiensi mesin itu adalah…A. 38 %B. 45 %C. 50 %D. 58 %E. 67 %Pembahasan Diketahui TL = 80oC = 80 + 273 K = 353 KTH = 300oC = 300 + 273 K = 573 KJika suhu diketahui dalam satuan Celcius maka harus diubah ke satuan Kelvin Kelvin adalah satuan Sistem Internasional besaran suhu.Ditanya Efisiensi e mesin Carnot ?Jawab Jawaban yang benar adalah Suhu tinggi reservoir mesin Carnot 600 K dan efisiensinya 60 %. Agar efisiensi mesin Carnot itu menjadi 70 % maka suhu tinggi reservoir mesin Carnot itu menjadi…A. 500 KB. 800 KC. 1000 KD. 1200 KE. 1500 KPembahasan Diketahui Data 1 TH = 600 K, e = 60 %Data 2 TH = …. K ?, e = 70 %Ditanya Suhu tinggi THJawab Gunakan data 1 untuk menghitung suhu rendah TL.Gunakan TL dan data 2 untuk menghitung suhu tinggi TH Untuk mencapai efisiensi 70 % maka suhu tinggi = 800 yang benar adalah Perhatikan grafik P-V mesin Carnot di bawah. Jika W = 5000 Joule maka jumlah kalor yang dilepas oleh mesin setiap siklus adalah …A. JouleB. JouleC. JouleD. JouleE. JoulePembahasan Diketahui W = 5000 JouleTH = 780 KTL = 320 KDitanya Q2 ?Jawab Efisiensi mesin Carnot e = 1 – TL/TH = 1 – 320/780 = 1 – 0,41 = 0,59Hanya 59 % kalor yang digunakan untuk melakukan Usaha. Gunakan data ini untuk menghitung kalor yang diserap oleh mesin Carnot Q1.0,59Q1 = 5000 JouleQ1 = 5000 Joule/0,59 = 8475 JouleJumlah kalor yang diserap oleh mesin adalah 8475 kalor yang dilepas oleh mesin tiap siklus W = Q1 – Q25000 Joule = 8475 Joule – Q2Q2 = 8475 Joule – 5000 JouleQ2 = 3475 JouleJawaban yang benar adalah Perhatikan diagram P-V mesin Carnot di bawah!. Jika kalor yang diserap Q1 = 8000 Joule maka usaha yang dilakukan mesin Carnot adalah…A. 1640 JB. 4720 JC. 5640 JD. 6270 JE. 8840 JPembahasan Diketahui Q1 = 8000 JTH = 820 KTL = 380 KDitanya W ?Jawab Efisiensi mesin Carnot e = 1 – TL/TH = 1 – 380/820 = 1 – 0,46 = 0,54Hanya 54 % kalor yang digunakan untuk melakukan usaha. Gunakan data ini untuk menghitung usaha yang dilakukan mesin Carnot W.0,598000 = 4720 JouleUsaha yang dilakukan oleh mesin Carnot adalah 4720 yang benar adalah Sebuah mesin Carnot bekerja di antara reservoir panas 520 oC dan reservoir dingin 110 oC. Jika mesin tersebut menyerap kalor 3000 Joule dari reservoir panas, maka jumlah kalor yang dibuang dari mesin adalah …A. 450 jouleB. 800 jouleC. 1000 juoleD. 1200 jouleE. 1440 joulePembahasan Diketahui TH = 520 + 273 = 793 KTL = 110 + 273 = 383 KQ1 = 3000 JDitanya Q2 = … ?Jawab Efisiensi mesin Carnot e = 1 – 383/793 = 1 – 0,48 = 0,52Gunakan data ini untuk menghitung usaha yang dilakukan oleh mesin W0,523000 = 1560 JouleUsaha yang dilakukan oleh mesin adalah 1560 kalor yang dibuang oleh mesin Q2 = 3000 Joule – 1560 JouleQ2 = 1440 JouleKalor yang dibuang oleh mesin adalah 1440 Joule. Home / Fisika / Soal IPA Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti grafik P-V berikut! Tentukan a. usaha gas dari A ke B b. usaha gas dari B ke C c. usaha gas dari C ke A d. usaha netto gas dalam satu siklus Pembahasan Diketahui PA = PB = 3 x 105 Pa PC = 1 x 105 Pa VA = 2 liter VB = VC = 6 liter Ditanya a. Proses AB adalah proses isobarik, usahanya adalah b. Proses BC adalah proses isokhori, Usahanya WBC = 0 c. Proses CA adalah isotermal. Oleh karena d. Usaha neto gas dalam satu siklus A-B-C-A Wsiklus = WAB + WBC + WCA - Jangan lupa komentar & sarannya Email Soal 1 Sejumlah gas didinginkan sehingga volumenya berkurang dari 4,0 L menjadi 2,5 L pada tekanan konstan 105 Hitung usaha luar yang dilakukan oleh gas. Solusi usaha luar pada proses tekanan konstan isobarik dihitung dengan persamaan W = p V = p V2 – V1, maka W = 105 Pa 2,5 L – 4,0 L = – 1,5 x 102 J = – 150 J Usaha negatif menunjukkan bahwa volume gas berkurang. Soal 2 Diagram di bawah ini menunjukkan suatu perubahan keadaan gas. Hitung usaha yang dilakukan dalam tiap bagian siklus a dari a ke b, b dari b ke c, c dari a ke c melalui b, d dari a ke c langsung, e bandingkan hasil c dan d kemudian nyatakan kesimpulan anda, f usaha dari a kembali lagi ke a melalui bc, g luas siklus abca, h bandingkan hasil f dan g kemudian nyatakan kesimpulan anda! ac = 10 – 4 m3 = 6 m3 bc = 180 – 100 kPa = 80 kPa aa’ = 100 kPa a Usaha dari proses a ke b, Wab, Wab = + luas abc’a’ bertanda positif karena Vb > Va = Luas abca + luas persegi panjang acc’a’a = ac x bc/2 + ac x aa’ = 6 x 8 x 104/2 + 6 x 1 x 105 = 8,4 x 105 J b Usaha dari proses b ke c, Wbc, Wbc = 0 sebab volume tetap c Usaha dari a ke c melalui b, Wabc, Wabc = Wab + Wbc = 8,4 X 105 J d Usaha dari proses a ke c langsung, Wac, Wac = luas persegi panjang acc’a’a = 6,0 x 105 J e Keadaan proses abc dan proses ac sama, yaitu keadaan awal a dan keadaan akhir c. Usaha yang dilakukan gas ternyata tidak sama. Dapatlah kita simpulkan bahwa usaha yang dilakukan gasuntuk suatu perubahan keadaan bergantung pada lintasan yang ditempuh dalam perubahan keadaan tersebut. Walaupun kedudukan awal dan akhir gas sama, tetapi lintasan yang ditempuh berbeda maka, usaha yang dilakukan gas adalah berbeda. Karena usaha bergantung pada lintasan yang ditempuh, maka dikatakan bahwa usaha bukanlah fungsi keadaan. f Usaha dari a ke a melalui bc, Wabca, Wabca = Wab + Wbc + Wca = 8,4 x 105 J + 0 + - 6,0 x 105 J = 2,4 x 105 J g Luas siklus abcd = luas segitiga = ac x bc/2 = 6 x 8 x 105 J = 2,4 x 105 J h Hasil dari f sama dengan g, dapatlah kita mengambil suatu kesimpulan bahwa, usaha siklus = luas siklus usaha yang dilakukan gas mulai dari suatu keadaan awal kembali lagi ke keadaan awal tersebut sama dengan luas siklus Soal 3 Dua mol gas ideal pada awalnya bersuhu 270 C, volume V1 dan tekanan p1 = 6,0 atm. Gas mengembang secara isotermik ke volume V2 dan tekanan p2 = 3,0 atm. Hitung usaha luas yang dilakukan gas! Solusi Kita hitung dahulu ratio V2/V1 dengan menggunakan persamaan gas ideal untuk proses isotermik, yaitu pV = C atau p1V1 = p2V2, maka V2/V1 = 2,0 Selanjutnya usaha yang dilakukan gas dalam proses isotermik yaitu W = nRT ln V2/V1 = 2,0 mol8,3 J/molK300 K ln 2,0 = 11,5 J Soal 4 Dua mol gas helium γ = 5/3 suhu awalnya 270C dan menempati volume 20 L. Gas mula-mula memuai pada tekanan konstan sampai volumenya menjadi dua kali. Kemudian gas mengalami suatu perubahan adiabatik sampai suhunya kembali ke nilai awalnya. R = 8,3 J/molK. a Buatlah sketsa proses yang dialami gas pada diagram p-V, b berapa volume dan tekanan akhir gas, dan c berapa usaha yang dilakukan gas? Solusi a Misalkan keadaan awal gas A. Mula-mula gas mengalami perubahan pada tekanan tetap isobarik dari keadaan A ke keadaan B. Proses A à B digambarkan pada diagram p-V sebagai garis mendatar sepanjang sumbu V. Kemudian garis mengalami perubahan adiabatik dari B ke C. Proses adiabati B à C digambarkan pada diagram p-V sebagai garis melengkung. Sketsa proses dari A à Bà C pada diagram p-V adalah sebagai berikut. b Keadaan awal gas titik A, suhu awal TA = 27 + 273 = 300 K, volume VA = 20 L = 20 x 10-3 m3, jumlah mol n = 2 mol. Tekanan pada A, pA, dihitung dengan persamaan gas ideal, pV = nRT pA = nRT/VA = 2 x 8,3 x 300/0,02 = 2,5 x 105 Pa perubahan dari A ke B melalui proses isobarik tekanan konstan, sehingga pB = pA = 2,5 x 105 Pa, dan volume menjadi dua kali, VB = 2VA, VB = 2 20 L = 40 x 10-3 m3. Suhu gas di B dihitung dengan persamaan V/T = C, VB/TB = VA/TA à TB = VB/VATA = 2TA = 600 K Perubahan dari B ke C melalui proses adiabatik, dengan suhu TC = 300 K. Volume akhir, VC, dihitung dengan persamaan TCVCγ – 1 = TBVBγ – 1 VC/VBγ – 1 = TB/TA = 600/300 = 2 VC/VB = 2 1/γ – 1 VC/VB = 2 1/5/3 – 1 = 23/2 VC/VB = 2√2 VC = 2√2 VB = 80√2 x 10-3 m3 Tekanan akhir , pC dihitung dengan persamaan umum gas ideal untuk jumlah mol tetap, pV/T = C atau pCVC/TC = pBVB/TB pC = pBVBTC/VCTB = 2,5 x 105 1/2√2300/600 = 5√2/16 x 105 Pa c Dari A ke B adalah proses isobarik, sehingga WAB = pVB – VA = 2,5 x 105 40 x 10-3 – 20 x 10-3 = 5,0 x 103 J Dari B ke C adalah proses adiabatik, sehingga WAB dihitung dengan persamaan WBC = 1/γ – 1 [pBVB – pCVC] = 3/2[2,5 X 10540 x 10-3 – 5√2/16 x 10580 x 10-3] WAB = 7,5 x 103 J Usaha total dari A à B à C, WABC, adalah WABC = WAB + WBC = 5,0 x 103 + 7,5 x 103 = 12,5 x 103 J = 12,5 kJPage 2 1. Diagram P−V dari gas helium yang mengalami proses termodinamika ditunjukkan seperti gambar berikut! usaha yang dilakukan gas helium pada proses ABC sebesar.... Pembahasan WAC = WAB + WBC WAC = 0 + 2 x 1053,5 − 1,5 = 4 x 105 = 400 Kj 2. Perhatikan gambar berikut ini! Jika kalor yang diserap reservoir suhu tinggi adalah 1200 joule, tentukan a Efisiensi mesin Carnot b Usaha mesin Carnot c Perbandingan kalor yang dibuang di suhu rendah dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot d Jenis proses ab, bc, cd dan da Pembahasan a Efisiensi mesin Carnot Data Tt = 227oC = 500 K Tr = 27oC = 300 K η = 1 − Tr/Tt x 100% η = 1 − 300/500 x 100% = 40% b Usaha mesin Carnot η = W/Q1 4/10 = W/1200 W = 480 joule c Perbandingan kalor yang dibuang di suhu rendah dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot Q2 = Q1 − W = 1200 − 480 = 720 joule Q2 W = 720 480 = 9 6 = 3 2 d Jenis proses ab, bc, cd dan da ab → pemuaian isotermis volume gas bertambah, suhu gas tetap bc → pemuaian adiabatis volume gas bertambah, suhu gas turun cd → pemampatan isotermal volume gas berkurang, suhu gas tetap da → pemampatan adiabatis volume gas berkurang, suhu gas naik 3. Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti pada gambar P − V di atas. Kerja yang dihasilkan pada proses siklus ini adalah....kilojoule. Pembahasan W = Usaha kerja = Luas kurva siklus = Luas bidang abcda W = ab x bc W = 2 x 2 x 105 = 400 kilojoule 4. Diagram PV di bawah ini menunjukkan siklus pada suatu gas. Tentukan usaha total yang dilakukan oleh gas! Jawaban Usaha W = luas daerah di bawah grafik PV W = {3-1 x 105 } x 5-3 = 4 x 105 J 5. Suatu gas dalam wadah silinder tertutup mengalami proses seperti pada gambar di bawah ini. Tentukan usaha yang dilakukan oleh gas pada a. proses AB b. Proses BC c. proses CA d. Keseluruhan proses ABCA Jawaban a. Usaha dari A ke B sama dengan luas ABDE dan bertanda positif karena arah proses ke kanan VB > VA . WAB = luas ABDE = AB x BD = 100-25 L x 300 kPa = 75 x 10-3 m3 300 x 103 Pa = J b. Usaha dari B ke C sama dengan negatif luas BCED karena arah proses ke kiri VC < VB . WBC = - luas BCDE = - ½ CE + BD ED = - ½ 100+300 kPa x 100-25 L = - ½ 400 x 103 Pa 75 x 10-3 m3 = -15 000 J = -15 kJ c. Usaha dari CA sama dengan nol karena CA dengan sumbu V tidak membentuk bidang luasnya = 0. d. Usaha keseluruhan proses ABCA sama dengan usaha proses AB + usaha proses BC + usaha CA WABCA = 22 500 – 15 000 + 0 = 7500 J 6. Sebuah sistem termodinamika mengalami siklus A-B-C-A seperti gambar diagram p – V di bawah ini. Lengkapilah tabel dibawah ini dengan mengisi tanda + plus – minus atau nol yang sesuai dengan kuantitas termodinamika yang diasosiasikan untuk setiap proses. Q W S A→B + + + B→C + 0 + C→A - - 0 A→B isobarik W=PT Q= T U=Q-W B→C isokhorik W=PV=0 W=0 Q= U=Q C→A Isotermal U=0 Q=W=nRT 7. Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti gambar di bawah ini Kerja yang dihasilkan pada siklus tersebut adalah..... Penyelesaian W = P × V W = 2. 105 x 2 = 4 x 105 = 400 kJ 8. Suatu mesin carnot bekerja di antara suhu 600 K dan 300 K dan menerima masukkan kalor 1000 joule diperlihatkan pada gambar berikut ini.Usaha yang dilakukan mesin dalam satu siklus adalah... 9. Perhatikan grafik P-V di sebelah, mesin memiliki efisiensi 57%, maka banyaknya panas yang dijadikan usaha adalah… 10. Perhatikan grafik P – V mesin Carnot di bawah! Jika kalor yang diserap Q1 = joule maka besar usaha yang dilakukan mesin Carnot adalah ... Penyelesaian Gunakan cara sama seperti no .8, kita peroleh W = 5000 joule 11. Diagram P−V dari gas helium yang mengalami proses termodinamika ditunjukkan seperti gambar berikut! Usaha yang dilakukan gas helium pada proses ABC sebesar.... Penyelesaian Proses AB tidak memberikan usaha karena ΔV= 0, jadi usaha hanya diberikan oleh proses BC W = P × V W = 4 x 105 = 400 kJ 12. Proses pemanasan suatu gas ideal digambarkan seperti grafik P−V berikut ini! Besar usaha yang dilakukan gas pada siklus ABC adalah.... Sama dengan proses AB saja yang menimbulkan usaha , sebaliknya proses BC , W= o V = 3 cm3 = 3 × 10-6 m3 W = P × V W = × W = 6 joule 13. Perhatikan gambar berikut! Suatu gas mengalami proses A-B-C. Usaha yang dilakukan gas pada proses tersebut adalah.... W = P × V = 4 × 2 = 8 joule 14. Perhatikan Gambar ! Jika kalor yang diserap reservoir suhu tinggi adalah 1200 joule, tentukan a Efisiensi mesin Carnot b Usaha mesin Carnot c Perbandingan kalor yang dibuang di suhu rendah dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot d Jenis proses ab, bc, cd dan da Pembahasan a. Efisiensi mesin Carnot Data Tt = 227oC = 500 K Tr = 27oC = 300 K η = 1 − Tr/Tt x 100% η = 1 − 300/500 x 100% = 40% b. Usaha mesin Carnot η = W/Q1 4/10 = W/1200 W = 480 joule c. Perbandingan kalor yang dibuang di suhu rendah dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot Q2 = Q1 − W = 1200 − 480 = 720 joule Q2 W = 720 480 = 9 6 = 3 2 d. Jenis proses ab, bc, cd dan da ab → pemuaian isotermis volume gas bertambah, suhu gas tetap bc → pemuaian adiabatis volume gas bertambah, suhu gas turun cd → pemampatan isotermal volume gas berkurang, suhu gas tetap da → pemampatan adiabatis volume gas berkurang, suhu gas naik 15. Perhatikan Gambar ! Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti pada gambar P − V di atas. Kerja yang dihasilkan pada proses siklus ini adalah....kilojoule. Pembahasan W = Usaha kerja = Luas kurva siklus = Luas bidang abcda W = ab x bc W = 2 x 2 x 105 = 400 kilojoule 16. Perhatikan grafik P – V untuk mesin Carnot seperti gambar di bawah ini! Jika mesin mengambil panas J, banyaknya panas yang diubah menjadi usaha adalah .... Pembahasan W = Q1 1 – T2/T1 = 1000 1 – 600/1000 = 1000 400/100 = 400 joule 17. Perhatikan Gambar ! Besar usaha yang dilakukan mesin dalam satu siklus adalah .... J Pembahasan W = Q1 1 – T2/T1 = 1000 1 – 450/900 = 1000 450/900 = 500 joule 18. Sebuah mesin Carnot memiliki spesifikasi seperti gambar di samping. Usaha yang dihasilkan mesin Carnot adalah .... satuan suhu adalah kelvin Pembahasan Q1/W = 500/200 W= 200/500 × Q1 Jadi, nilai usahanya adalah 2/5 dari Q1 19. Diagram PV di bawah ini menunjukkan siklus pada suatu gas. Tentukan usaha total yang dilakukan oleh gas! Jawaban Usaha W = luas daerah di bawah grafik PV W = {3-1 x 105 } x 5-3 = 4 x 105 J 20. Perhatikan gambar berikut! Suatu gas mengalami proses A-B-C. Usaha yang dilakukan gas pada proses tersebut adalah.... W = P × V = 4 × 2 = 8 joule 21. Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti gravik p – V berikut Tentukanlah usaha gas dari A ke B! Diketahui pA = pB = 3 × 105 pa, pC = 1 × 105 pa, VA = 2 L, dan VB = VC = 6 L Proses A ke B adalah proses isobaric, Usaha dari A ke B dapat dihitung dengan persamaan WAB = pVB – VA WAB = 3 × 105 6 – 2 x 10-3 = joule 22. Sebuah mesin carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi bersuhu 800 K memiliki efisiensi 400% agar efisiensi maksimumnya naik menjadi 50%, tentukan kenaikan suhu yang harus dilakuka pada reservoir suhu tinggi? Dik T1 = 800 K, η1 = 40 %, η2 = 50% Cara Umum Efisiensi mesin semula , η1 = 40 % η1 = 1 – T2/ T1 → 40% = 1 - T2/800 → T2/800 = 0,6 → T2 = 480 K Agar efisiensi menjadi η2 = 50% untuk T2 = 480 K η2 = 1 – T2/ T1 → 50% = 1 - 480/ T1 → 480/ T1 = 0,5 → T1 = 960 K 23. Perhatikan gambar! Berapa Perbandingan usaha W proses I dan proses II? Diketahui Proses I P = 15 N/m2, V1 = 15 m3, V2 = 35 m3 Proses II P = 10 N/m2, V1 = 5 m3, V2 = 45 m3 Ditanya Perbandingan usaha W proses I dan proses II ? Jawab W1 = P V2 – V1 = 15 35 - 15 = 15 20 = 300 joule W2= P V2 – V1 = 10 45 - 5 = 10 40 = 400 joule Perbandingan W1 dan W2 = 300 400 = 3 4 24. perhatikan gambar berikut ini, dan tentukan Usaha W pada proses ABC ! Diketahui P1 = 2 x 105 N/m2 P2 = 1 x 105 N/m2 V1 = 5 m3 V2 = 15 m3 Ditanya Usaha W pada proses ABC ? Jawab Usaha dilakukan hanya ketika volume gas bertambah. Pada proses AB, volume gas tetap sehingga tidak ada usaha yang dilakukan oleh gas helium. Pada proses BC, volume gas bertambah karenanya ada usaha yang dilakukan oleh gas helium. W = P2 V2 – V1 = 105 15 - 5 = 105 10 = 106 25. Tunjukan proses yang menunjukan pengurangan volme gas pada gambar! Pembahasan Jika gas melakukan usaha maka volume gas bertambah. Sebaliknya jika gas memperoleh usaha dari luar maka volume gas berkurang. Proses pada grafik di atas yang menunjukan volume gas berkurang adalah proses CD. Page 2 Rumus efisiensi Mesin CarnotBerikut adalah rumus efisiensi mesin carnotη = 1 − Tr / Tt x 100 %η = W / Q1 x 100%W = Q1 − Q2Keterangan η = efisiensi mesin Carnot % Tr = suhu reservoir rendah Kelvin Tt = suhu reservoir tinggi Kelvin W = usaha joule Q1 = kalor masuk / diserap reservoir tinggi joule Q2 = kalor keluar / dibuang reservoir rendah joulePengertian Mesin Kalor Siklus Carnot. Siklus Carnot merupakan dasar dari mesin ideal yaitu mesin yang memiliki efisiensi tinggi yang selanjutnya disebut mesin Carnot. Usaha total yang dilakukan oleh sistem untuk satu siklus sama dengan luas daerah di dalam siklus pada diagram P – V diagram hubungan tekanan P dan Volume V.Siklus Carnot terdiri atas empat proses yaitu dua proses adiabatis dan dua proses isotermis lihat Gambar. Kurva AB dan CD adalah proses isotermis. Sedangkan BC dan DA adalah proses Diagram Hubungan Tekanan dengan Volume, Grafik Siklus CarnotPada proses AB proses menyerap kalor Q1 dan saat proses CD melepas kalor sisa Q2. Selama siklus terjadi dapat menghasilkan usaha. Dan berlaku hubungan seperti persamaan = ΔU + W Q1 – Q2 = 0 + W W = Q1 – Q2 Q = Kalor dimiliki sistem W = Usaha Yang Dilakukan Sistem ΔU = energi dalam sistemMesin Kalor Siklus CarnotDari siklus Carnot diatas untuk kemudian dapat dibuat suatu mesin yang dapat memanfaatkan suatu aliran kalor secara spontan sehingga dinamakan mesin kalor. Perhatikan mesin kalor pada Kerja Mesin Kalor Siklus Carnot,Sesuai dengan siklus carnot maka dapat dijelaskan prinsip kerja mesin kalor. Mesin kalor menyerap kalor dari reservois bersuhu tinggi T1 sebesar Q1. Mesin menghasilkan kerja sebesar W dan membuang sisa kalornya ke reservois bersuhu rendah T2 sebesar penjelasan gambar terlihat bahwa tidak ada sebuah mesin yang memanfaatkan semua kalor yang diserap Q1 untuk melakukan kerja W. Pasti selalu ada kalor yang terbuang. Artinya setiap mesin kalor selalu memiliki efisiensi. Efisiensi mesin kalor ini didefinisikan sebagai W/Q1 x 100% W = Q1 – Q2 substitusikan, sehingga persamaan efisiensi menjadi η = [Q1 – Q2/Q1] x 100% η = [1 – Q2/ Q1] x 100%Untuk siklus Carnot berlaku hubungan Q2 /Q1 = T2/ T1 sehingga efisiensi mesin Carnot dapat diformulasikan dengan rumus persamaan berikut;η = [1 – T2/ T1] x 100%Keteranganη = efisiensi mesin Carnot T1 = suhu reservoir bersuhu tinggi K T2 = Suhu Reservoir bersuhu rendah KEfisiensi Maksimum Siklus Mesin Kalor mesin Carnot merupakan efisiensi yang paling tinggi, hal ini karena mesin merupakan mesin ideal yang hanya ada di dalam teori. Artinya, tidak ada mesin yang mempunyai efisien melebihi efisiensi mesin kalor persamaan di atas terlihat bahwa mesin kalor Carnot hanya tergantung pada suhu kedua tandon atau reservoir. Untuk mendapatkan efisiensi sebesar 100%, suhu tandon T2 harus = 0 K. Hal ini dalam praktik tidak mungkin terjadi. Oleh karena itu, mesin kalor Carnot adalah mesin yang sangat ideal. Hal ini disebabkan proses kalor Carnot merupakan proses reversibel. Sedangkan kebanyakan mesin biasanya mengalami proses irreversibel tak terbalikkan.Rumus untuk efisiensi mesin carnot adalahn = 1 – T2/T1Keterangan η = efisiensi mesin carnotT₁ = Suhu tinggiT₂ = Suhu rendahEfisiensi mesin carnot menggambarkan seberapa efektif sistem menghasilkan usaha dari kalor yang diserap. Efisiensi mesin carnot dirumuskan denganƞ= 1 – x 100%atauƞ= 1 – x 100%KeteranganT2 = Suhu reservoir rendah T1 = Suhu reservoir tinggi Q2 = kalor yang dilepas sistem Q1 = kalor yang diterima sistemDalam mengerjakan soal efisiensi mesin carnot, suhu harus dalam Mesin Carnot berdasarkan termodinamikaMesin carnot terdiri atas 2 proses isotermik dan dua proses adiabatic. Prinsip mesin carnot berdasarkan proses termodinamika berikuta. Mula- mula terjadi pemuaian isotermik. Pada suhu konstan, kalor diberikan kepada sistem sehingga gas mengembang dan melakukan Kemudian terjadi pemuaian adiabatic. Suhu sistem naik dan gas melakukan usaha dari perubahan energi dalam Selanjutnya terjadi penyusutan isotermik. Pada suhu konstan, sejumlah kalor dilepaskan dari sistem ke lingkungan sehingga gas menyusut dan usaha dilakukan kepada Terakhir terjadi penyusutan adiabatik. Suhu sistem berkurang dan usaha dilakukan kepada juga ? Rumus Termodinamika Entropi – Contoh Soal dan Jawaban Termodinamika EntropiSilinder 6 inline dengan urutan pembakaran 1-5-3-6-2-4. Efisiensi Mesin Carnot – Rumus, Penjelasan, Contoh Soal dan Jawaban. Ilustrasi dan sumber Foto Wikimedia CommonsTahapan Siklus CarnotSiklus carnot terdiri dari 4 tahapan proses, sebagai isothermal reversible, dimana material working substance menyerap kalor Q1 dari reservoir kalor pada temperature T1 dan sistem melakukan adiabatic reversible, dimana working substance berkurang temperaturnya dari T1 menjadi T2 dan sistem melakukan isothermal reversible, dimana working substance melepaskan kalor Q2 ke reservoir dingin dengan tempertaur T2 dan kerja dikenakan terhadap adiabatic reversible, dimana working substance dikembalikan ke keadaan awal semula, temperature sistem berubah dari T2 menjadi T1 dan kerja dikenakan terhadap proses di atas dapat dilukiskan dalam bentuk diagram P versus V, seperti di bawah iniMekanisme Kerja Siklus CarnotKarena sistem dikembalikan ke keadaan semula, maka perubahan besaran keadaan besaran termodinamika seperti energi dalam maupun entalpi sistem proses adalah nol. Dengan menggunakan hukum I termodinamika dapat dihitung kalor dan kerja pada masing-masing tahap proses substansi melakukan kerja adalah suatu gas Ekspansi Isotermal ReversibledU = đ Qrev – PdV atau dU = đ Qrev + dWProses Isotermal dU = 0, sehinggađ W = đ Qrev = PdVW1 = -Q1 = -nRT ln V2/V1Proses Ekspansi Adiabatik ReversibelPada proses adiabatic Q = 0, sehingga;dU = đ W = -PdVđ W = CvT2-T1, dimana T1>T2Cv = kapasitas panas pada volume tetapProses Kompresi Isotermal ReversibelDengan menggunakan penjelasan yang mirip dengan proses ekspansi isotermal reversibel, maka diperoleh kerja pada proses ini adalahW3 = -Q2 = -nRT ln V4/V3, dimana V3>V4Baca juga ? Hukum Hess – Rumus, Penjelasan, Kegunaan, Contoh Soal dan JawabanProses Kompresi Adiabatik ReversibelDengan menggunakan penjelasan yang mirip dengan proses ekspansi adiabatik reversibel. Maka diperoleh kerja untuk proses ini adalah W4 = Cv T1-T2, dimana T1>T2Total kerja, W yang dilakukan oleh mesin carnot dalam satu siklus adalahW = W1 + W2 + W3 + W4W = -nRT ln V2/V1 + Cv T2-T1 – nRT ln V4/V3 + Cv T1-T2W = -nRT ln V2/V1 – nRT ln V4/V3W = -Q1 – Q2Q2 berharga negatif karena V4

besar usaha yang dilakukan mesin dalam satu siklus adalah